Валентность химических элементов

Валентность химических элементов

С точки зрения современных представлений валентность элемента определяется числом не спаренных электронов в его атомах. Однако если посмотреть на распределение электронов по квантовым ячейкам в атомах элементов третьего периода, то оказывается, что алюминий должен быть одновалентным металлом, а магний — нульвалентным:

Mg 1s2 2s2 p6 3s2

Валентность химических элементов

Al 1s2 2s2 p6 3s2 p1

Валентность химических элементов

Такое заключение является неправильным и вот почему. Мы все время рассматривали распределение электронов в атомах, находящихся в нормальном, т. е. невозбужденном, состоянии. А химические реакции обычно протекают в жестких условиях: на свету, при повышенной температуре, в присутствии катализаторов. Вступающие в реакцию атомы поглощают извне энергию. Электроны наружного квантового слоя переходят на более высокие энергетические подуровни, и общее число не спаренных электронов увеличивается. Например, в возбужденных атомах магния два не спаренных электрона, а в возбужденных атомах алюминия — три не спаренных электрона:

Валентность химических элементов

Энергия, затрачиваемая на возбуждение атомов, с избытком окупается за счет образования дополнительных химических связей.

На основе представления о возбужденном состоянии атомов легко объясняется наблюдаемая валентность большинства элементов (табл.). Например, атомы хлора в нормальном состоянии имеют на наружном слое один не спаренный электрон:

Атомы хлора

В соответствии с этим хлор образует такие соединения, как ClF и Сl2O, в которых он одновалентен. При возбуждении атомов хлора происходит последовательное заполнение свободного 3d-подуровня; число не спаренных электронов становится при этом равным сначала трем, затем пяти и, наконец, семи:

Валентность элементов второго периода. Таблица.

Валентность элементов второго периода

Поэтому существуют соединения, в которых хлор трехвалентен (НСlO2), пятивалентен (КСlO3 и семи валентен (Сl2O7, НСlO4).

Последовательное возбуждение атома хлора приводит к появлению всегда нечетного числа не спаренных электронов. Если же проследить за изменением валентного состояния атома серы, то оно оказывается всегда четным:

Валентное состояние атома серы

Статья на тему Валентность химических элементов